CN110443402A - 一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法 - Google Patents

Abstract

一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法，先根据获取的城市规划及电网信息将城市电网的供电区域划分为多个供电网格，再以供电网格为单位进行电网现状分析，并根据分析结果依次进行饱和负荷预测、近中期负荷预测，然后在饱和负荷预测的基础上，以供电网格为单位进行10kV主干线路目标网架规划，将每个供电网格划分为多个供电单元，并确定各供电单元的目标网架，随后根据各供电单元的目标网架以及近中期负荷预测确定各供电单元的10千伏主干线路网架过渡方案，最后根据各供电单元的目标网架以及10千伏主干线路网架过渡方案进行配电自动化规划及廊道规划。本设计不仅有效提升了城市电网的供电可靠性，而且可操作性极强。

Description

一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法

技术领域

本发明属于配电网规划领域，具体涉及一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法，适用于有较多重要用户的工业园区及有较高供电可靠性要求的城市电网地区。

背景技术

2019年3月，国家能源局电力可靠性管理和工程质量监督中心发布了《全国特大及以上城市供电可靠性指标报告》，报告显示：2018年，全国14个特大及以上城市供电可靠性指标持续向好，供电可靠率均达到99.95％以上，优化了营商环境，推动了人民群众由“用上电”向“用好电”的转变。现代化配电网规划的重点，已从单纯的满足负荷增长需求向满足用户高品质用电需求转变。

由于中压配电网一般由负荷分布自然漫延而成，目前城市配电网呈现“一团网”的复杂形态，普遍存在供电分区不合理、线路交叉迂回供电、联络关系复杂等问题，不利于供电可靠性的提升，影响了用户的用电体验。开展配电网网格化规划，是在保证供电可靠性的前提下，实现电网精细规划、精准投资的有效手段。而目前的网格化规划研究主要集中在网格划分、规划流程等理论研究方面，对以下问题缺乏有效的解决：1)制定适应城市电网高可靠性需求的目标网架和接线模式方案；2)制定可操作性强的供电单元、供电网格划分方法；3)实现城市配电网的供电可靠性和投资经济性的协调规划方法。

中国专利：申请公布号CN109559250A、申请公布日2019年4月2日的发明专利公开了一种总城市配电网网格化规划方法，包括：(1)基本数据分析；(2)网格划分和空间布局负荷预测；(3)根据当前电网的负荷预测结果和规划目标，确定配电网规划设计，将配电网规划设计与规划目标进行对比，然后分析规划效果。与传统的配电网规划方法相比，该网格化规划方法虽然能够提高规划指标，且使得配电强目标网络框架强、供电范围清晰、供电可靠性高，但其并未针对有双电源需求的重要用户提出具体的解决方案，无法满足高可靠性用户的双电源需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种能够满足高可靠性用户双电源需求、且保证供电单元之间不交叉供电的城市电网网格化规划方法。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法，依次包括以下步骤：

步骤A、先获取城市规划及电网信息，再根据获取的信息将城市电网的供电区域划分为多个供电网格；

步骤B、先以供电网格为单位进行电网现状分析，再根据分析结果依次进行饱和负荷预测、近中期负荷预测；

步骤C、在饱和负荷预测结果的基础上，以供电网格为单位进行10kV主干线路目标网架规划，将每个供电网格划分为多个供电单元，并确定各供电单元的目标网架，其中，所述供电单元的接线方式为2对架空单联络线路、2组电缆单环网或1组电缆双环网，供电单元的目标网架由两座变电站、四条10kV母线以及四条线路通过站间联络组成；

步骤D、根据各供电单元的目标网架以及近中期负荷预测结果确定各供电单元的10千伏主干线路网架过渡方案；

步骤E、根据各供电单元的目标网架以及10千伏主干线路网架过渡方案进行配电自动化规划及廊道规划，并确定各年度的建设方案和建设时序。

步骤A中，所述供电网格的划分方法为：先结合明显的地理形态将城市电网的供电区域初步划分为多个与城乡控制性详细规划中的功能分区相对应的供电网格，再结合地区负荷及电量数据、上级电源点分布情况对初步划分的供电网格进行调整，以确定最终的供电网格划分结果。

步骤A中，城市规划及电网信息包括以下三类：

第一类：经济和社会发展规划、城乡总体规划、控制性详细规划、电力设施布局规划信息；

第二类：上级电网现状及规划水平、中压设备台账数据、中压电网结构及运行数据；

第三类：现状及历史年负荷、配变和线路电量数据、用户报装信息。

步骤B中，所述电网现状分析包括分析电网布局以及负荷分布现状、梳理电网在网架结构和运行水平与配电自动化及廊道方面存在的问题。

步骤B中，

所述饱和负荷预测采用空间负荷预测法；

所述近中期负荷预测是指：采用自然增长加大用户法、依据现状年负荷情况以及饱和负荷预测结果、结合开发建设情况及发展成熟度确定规划水平年负荷预测结果。

步骤E中，

所述配电自动化规划结合一次目标网架同步开展；

所述廊道规划是指：依据主配网的网架需求和城市道路规划，统筹二次通信网建设需求，开展电力管道规划，梳理老旧沟道改造和电力管井连通储备项目。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法在网格化规划的基本流程上，提出一种更细化的规划方法，对10kV中压电网各供电单元的接线方式以及目标网架提出了具体要求，一方面，该设计不仅能够满足高可靠性用户的双电源需求，而且保证了供电单元之间不交叉供电，适用于有较多重要用户的工业园区及有较高供电可靠性要求的城市电网地区，另一方面，配电自动化实用化实践表明，采用本方法所确定的目标网架结构既有利于运维人员的工作界面划分，又有利于调度运行人员安排负荷转供，实际操作性非常强。因此，本发明方法不仅有效提升了城市电网的供电可靠性，而且可操作性极强。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为采用本发明方法确定的典型供电网格目标网架。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法，依次包括以下步骤：

步骤A、先获取城市规划及电网信息，再根据获取的信息将城市电网的供电区域划分为多个供电网格；

步骤B、先以供电网格为单位进行电网现状分析，再根据分析结果依次进行饱和负荷预测、近中期负荷预测；

步骤C、在饱和负荷预测结果的基础上，以供电网格为单位进行10kV主干线路目标网架规划，将每个供电网格划分为多个供电单元，并确定各供电单元的目标网架，其中，所述供电单元的接线方式为2对架空单联络线路、2组电缆单环网或1组电缆双环网，供电单元的目标网架由两座变电站、四条10kV母线以及四条线路通过站间联络组成；

步骤D、根据各供电单元的目标网架以及近中期负荷预测结果确定各供电单元的10千伏主干线路网架过渡方案；

步骤E、根据各供电单元的目标网架以及10千伏主干线路网架过渡方案进行配电自动化规划及廊道规划，并确定各年度的建设方案和建设时序。

步骤A中，所述供电网格的划分方法为：先结合明显的地理形态将城市电网的供电区域初步划分为多个与城乡控制性详细规划中的功能分区相对应的供电网格，再结合地区负荷及电量数据、上级电源点分布情况对初步划分的供电网格进行调整，以确定最终的供电网格划分结果。

步骤A中，城市规划及电网信息包括以下三类：

第一类：经济和社会发展规划、城乡总体规划、控制性详细规划、电力设施布局规划信息；

第二类：上级电网现状及规划水平、中压设备台账数据、中压电网结构及运行数据；

第三类：现状及历史年负荷、配变和线路电量数据、用户报装信息。

步骤B中，所述电网现状分析包括分析电网布局以及负荷分布现状、梳理电网在网架结构和运行水平与配电自动化及廊道方面存在的问题。

步骤B中，

所述饱和负荷预测采用空间负荷预测法；

所述近中期负荷预测是指：采用自然增长加大用户法、依据现状年负荷情况以及饱和负荷预测结果、结合开发建设情况及发展成熟度确定规划水平年负荷预测结果。

步骤E中，

所述配电自动化规划结合一次目标网架同步开展；

所述廊道规划是指：依据主配网的网架需求和城市道路规划，统筹二次通信网建设需求，开展电力管道规划，梳理老旧沟道改造和电力管井连通储备项目。

本发明的原理说明如下：

本发明中所述供电单元的接线方式有以下三种：2对架空单联络线路、2组电缆单环网或1组电缆双环网，供电单元的目标网架由两座变电站、四条10kV母线以及四条线路通过站间联络组成。采用上述原则和结构，在城市电网中，一个典型的供电网格如图2所示，该网格由6个供电单元组成，有3座公用变电站作为上级电源，每座变电站都有8条10千伏出线位于该供电网格内部(剩下的间隔划分到相邻的其他供电网格中)，每个供电单元由来自4条10千伏母线的四条线路通过站间联络组成，形成2对电缆单环网的典型接线。图中负荷1是一级重要用户，规划其主备供电源分别来自变电站A的不同主变；负荷2是二级重要用户，规划其主备供电源分别来自变电站B的不同母线；负荷3是特级重要用户，规划其主供电源为变电站C，备供电源为来自另一方向的变电站A。该供电网格可以满足各级重要用户的双电源供电需求，且供电单元间不发生交叉供电。

在进行供电网格划分的过程中，为便于运维检修和营销服务管理权限落实，可按照供电营业部(供电所)管辖地域范围划分供电网格，当管辖区域较大、供电区域类型不一致时，可拆分为多个供电网格。供电网格应遵循电网规模适中且供电范围相对独立的原则，远期一般应包含2～4座具有10千伏出线的上级公用变电站，1座变电站可以分置于1～3个供电网格。

过渡方案：过渡方案确定，应以目标网架为导向，依据近中期负荷预测结果，确定各供电单元接线随负荷变化的过渡过程，提出10千伏主干网架过渡方案，同时应满足配电自动化建设需求。

实施例1：

参见图1，一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法，该方法以湖北省某市B类供区(城市电网)为规划对象，依次按照以下步骤进行：

步骤1、获取该市B类供区的城市规划及电网信息，包括：经济和社会发展规划、城乡总体规划、控制性详细规划、电力设施布局规划信息；上级电网现状及规划水平、中压设备台账数据、中压电网结构及运行数据；现状及历史年负荷、配变和线路电量数据、用户报装信息；其中，上级电网现状及规划水平数据、中压设备台账数据、中压电网结构、中压电网的运行数据、现状及历史年负荷及电量数据分别如表1、2、3、4、5所示：

表1某市B类供区上级电网现状及规划水平数据

表2某市B类供区中压设备台账数据

表3某市B类供区中压电网结构

表4某市B类供区中压电网的运行数据

表5某市B类供区现状及历史年负荷及电量数据

步骤2、先结合道路、河流、山丘等明显的地理形态将城市电网的供电区域初步划分为多个与城乡控制性详细规划中的功能分区相对应的供电网格，再结合地区负荷及电量数据、上级电源点分布情况对初步划分的供电网格进行调整，以确定最终的供电网格划分结果，划分结果参见表6：

表6某市B类供区的供电网格划分结果

步骤3、以供电网格为单位进行电网现状分析，包括分析电网布局以及负荷分布现状、梳理电网在网架结构和运行水平与配电自动化及廊道方面存在的问题。

以003网格为例，该网格由某110kV变电站出的9条10kV线路，某220kV变电站所出8条10kV线路，总计17条线路供电，现状年负荷33.96MW。现状年电网联络关系较为复杂，站内多联络现象严重，线路间负荷分配不均。

步骤4、根据分析结果依次进行饱和负荷预测、近中期负荷预测，其中，所述饱和负荷预测采用空间负荷预测法，所述近中期负荷预测是指：采用自然增长加大用户法、依据现状年负荷情况以及饱和负荷预测结果、结合开发建设情况及发展成熟度确定规划水平年负荷预测结果。

所述003网格目前以住宅、办公、商业为主，根据规划该区域为住宅用地、商办用地为主，并有部分改造更新用地，根据规划及建设情况，该区域为规划建成区。该网格的负荷预测结果参见表7：

表7 003网格的饱和负荷预测以及近中期负荷预测结果

步骤5、在饱和负荷预测结果的基础上，以供电网格为单位进行10kV主干线路目标网架规划，将每个供电网格划分为多个供电单元，并确定各供电单元的目标网架，其中，所述供电单元的接线方式为2对架空单联络线路、2组电缆单环网或1组电缆双环网，供电单元的目标网架由两座变电站、四条10kV母线以及四条线路通过站间联络组成；

饱和年003网格形成电缆单环网7组，多分段单联络3对。该目标网架对现状电网主要是理清了上级电源点之间联络关系、整理了供电负荷，去除了站内无效联络，实现了站间单联络结构，并结合变电站新出线路实现了部分供电线路的末端联络。在此基础上，按照供电单元的接线方式划分供电单元，各供电单元的目标网架结构参见表8，将预测负荷分配到各供电单元的结果如表9所示：

表8 003网格各供电单元的目标网架结构

表9 003网格各供电单元的预测负荷

步骤6、根据各供电单元的目标网架以及近中期负荷预测结果确定各供电单元的10千伏主干线路网架过渡方案；

在2019年前，规划变电站未建设的情况下，该网格以某110kV变作为中间年的联络对象，形成以站间单联络为主的配网结构，清理了上级电源点之间的复杂联络关系，在网架结构上满足了N-1需要，形成了该网格目标网架的雏形。在规划变电站建设后，其出线π开站间联络线，则可缩短供电半径、加强联络，形成目标网架结构。

以003网格001单元为例，其线路基本情况、装接负荷情况分别参见表10、11：

表10 003网格001单元的线路情况

表11 003网格001单元的装接负荷情况

该单元现状电网存在的问题一是结构性问题，001线及003线存在分段不合理、站间及站内复杂联络问题，002线及004线存在单射问题，异站联络效率不高；二是发展性问题，需解决周边新增负荷接入需求，同时解决003线供电区域过大问题。

目标网架将有原来复杂联络及单辐射情况优化为2个单联络。

过渡方案为首先简化本单元内001线复杂联络情况，取消站内联络，然后结合新增负荷情况，增加002线及004线站间联络，形成一组单环网，同时重新分配负荷，解决003线负荷偏大问题。

步骤7、根据各供电单元的目标网架以及10千伏主干线路网架过渡方案进行配电自动化规划及廊道规划，并确定各年度的建设方案和建设时序，其中，所述配电自动化规划结合一次目标网架同步开展，所述廊道规划是指：依据主配网的网架需求和城市道路规划，统筹二次通信网建设需求，开展电力管道规划，梳理老旧沟道改造和电力管井连通储备项目。

根据目标网架及过渡方案规划，003网格需新建电缆沟8.7公里，回数8回。

实施上述规划方法之后，003网格各指标提升情况如表12所示：

表12规划后003网格各指标数据

以上数据显示，通过网格化规划，003网格的主要指标均有效提升，达到先进水平。

Claims (6)

1.一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法，其特征在于：

所述方法依次包括以下步骤：

步骤A、先获取城市规划及电网信息，再根据获取的信息将城市电网的供电区域划分为多个供电网格；

步骤B、先以供电网格为单位进行电网现状分析，再根据分析结果依次进行饱和负荷预测、近中期负荷预测；

步骤C、在饱和负荷预测结果的基础上，以供电网格为单位进行10kV主干线路目标网架规划，将每个供电网格划分为多个供电单元，并确定各供电单元的目标网架，其中，所述供电单元的接线方式为2对架空单联络线路、2组电缆单环网或1组电缆双环网，供电单元的目标网架由两座变电站、四条10kV母线以及四条线路通过站间联络组成；

步骤D、根据各供电单元的目标网架以及近中期负荷预测结果确定各供电单元的10千伏主干线路网架过渡方案；

步骤E、根据各供电单元的目标网架以及10千伏主干线路网架过渡方案进行配电自动化规划及廊道规划，并确定各年度的建设方案和建设时序。

2.根据权利要求1所述的一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法，其特征在于：

步骤A中，所述供电网格的划分方法为：先结合明显的地理形态将城市电网的供电区域初步划分为多个与城乡控制性详细规划中的功能分区相对应的供电网格，再结合地区负荷及电量数据、上级电源点分布情况对初步划分的供电网格进行调整，以确定最终的供电网格划分结果。

3.根据权利要求1或2所述的一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法，其特征在于：

步骤A中，城市规划及电网信息包括以下三类：

第一类：经济和社会发展规划、城乡总体规划、控制性详细规划、电力设施布局规划信息；

第二类：上级电网现状及规划水平、中压设备台账数据、中压电网结构及运行数据；

第三类：现状及历史年负荷、配变和线路电量数据、用户报装信息。

4.根据权利要求1或2所述的一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法，其特征在于：

步骤B中，所述电网现状分析包括分析电网布局以及负荷分布现状、梳理电网在网架结构和运行水平与配电自动化及廊道方面存在的问题。

5.根据权利要求1或2所述的一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法，其特征在于：

步骤B中，

所述饱和负荷预测采用空间负荷预测法；

所述近中期负荷预测是指：采用自然增长加大用户法、依据现状年负荷情况以及饱和负荷预测结果、结合开发建设情况及发展成熟度确定规划水平年负荷预测结果。

6.根据权利要求1或2所述的一种适应高可靠性供电需求的城市电网网格化规划方法，其特征在于：

步骤E中，

所述配电自动化规划结合一次目标网架同步开展；

所述廊道规划是指：依据主配网的网架需求和城市道路规划，统筹二次通信网建设需求，开展电力管道规划，梳理老旧沟道改造和电力管井连通储备项目。